Kotlin + Gradle + Processing + ND4J で GUIシミュレータを作ってみた

流行りの Kotlin に挑戦したくなったので，前回作った Java + Processing + ND4J のGUIシミュレータの Kotlin 版を作ってみた．

sawa2d2.hatenablog.com

前回と同様，IntelliJ等の特定のIDEの機能に頼らず，Gradleを用いて直接プロジェクトを作成する．

環境

• Java 8 (Open JDK 1.8.0)
• Kotlin 1.3.50
• Gradle 5.6.1

実装

プロジェクトの新規作成

まずは，Gradleを用いてプロジェクトを新規作成する． 以下のコマンドを実行し，kotlin プロジェクトの雛形を生成する:

$ mkdir simulator
$ cd simulator
$ gradle init --type kotlin-application
...
Enter selection (default: Groovy) [1..2] [Enter]
...
Enter selection (default: JUnit 4) [1..4] [Enter]
...
Project name (default: simulator):  [Enter]
Source package (default: simulator):  [Enter]
...

パッケージのインストール

Processing および ND4J のライブラリを利用するために，次のパッケージを導入する:

• Processing3 https://search.maven.org/artifact/org.processing/core/3.3.7/jar
• ND4J https://search.maven.org/artifact/org.nd4j/nd4j-native-platform/0.9.1/jar

これらのパッケージを利用するために， build.gradle.kts の "dependencies" 内に次の記述を加える:

implementation("org.processing:core:3.3.7")
implementation("org.nd4j:nd4j-native-platform:0.9.1")

メインプログラムの作成

src/main/kotlin/simulator/App.kt を次のように書き換える:

package simulator

import processing.core.*
import org.nd4j.linalg.api.ndarray.INDArray
import org.nd4j.linalg.factory.Nd4j

class App : PApplet () {
    var p = Nd4j.zeros(2) // position
    var v = Nd4j.zeros(2) // velocity
    var d = 40F // diameter

    override fun settings() {
        size(200, 200)
    }

    override fun setup(){
        p = Nd4j.create(doubleArrayOf(0.0, height / 2.0))
        v = Nd4j.create(doubleArrayOf(1.0, 0.0))
    }
    
    override fun draw(){
        background(255)
        p = p.add(v)
        if(p.getDouble(0) >= width + d/2) {
            p.putScalar(0, -d/2)
        } 
        ellipse(p.getFloat(0), p.getFloat(1), d, d)
    }
 
    fun run(args: Array<String>) : Unit = PApplet.main("simulator.App")
}

fun main(args : Array<String>) : Unit = App().run(args)

実行

次のコマンドを実行する:

$ gradle run

結果

ウィンドウが出現し，円が左から右に流れるアニメーションが再生される．

おわりに

次のところがJavaと違った．

• プリミティブ型 (int, doubleなど) がすべてオブジェクト (Int, Double など) に統一されている．
• クラス変数は、宣言と同時に必ず初期化しなければならない．このように、クラス直下の宣言 & 初期化を行う部分をKotlinでは「プライマリコンストラクタ」といい、クラス生成時に自動実行される。
  • コンストラクタと呼ばれるが、Javaと違って関数ではない。
• Double や Float などの小数型に数値を代入するときは，小数点を明記しないとエラーになる．例えば " 0.0" は代入できるが "0" は代入できない．

作成済みソースコードはGitHubを参照．

参考

• ProcessingをIntelliJ IDEA+Kotlinで書く - Qiita
• ProcessingをIntelliJ+Kotlin+Gradleで開発する - Qiita

Java + Gradle + Processing + ND4J で GUIシミュレータを作ってみた

Processing と ND4J を使って，強力なベクトル計算機能を備えたGUIシミュレータを作る．

IntelliJ等の特定のIDEの機能に頼らず，Gradleを用いて直接プロジェクトを作成する．

Processing とは

Java をベースに作られた，ビジュアルアートのための言語． 初心者でも簡単にコーディングできるため，プログラミングやコンピュータグラフィックスの入門教材としてもよく使われる．

ND4J とは

Java などの JVM 系言語の上で動作するオープンソースの線形代数ライブラリ． JVM 系言語用の深層学習ライブラリ Deeplearning4j (DL4J) を開発した Adam Gibson らによって開発された． Python の科学技術計算ライブラリである NumPy に似ている．

環境

• Java 8 (Open JDK 1.8.0)
• Gradle 5.6.1

プロジェクトの新規作成

まずは，Gradleを用いてプロジェクトを新規作成する． 以下のコマンドを実行し，java プロジェクトの雛形を生成する:

$ mkdir simulator
$ cd simulator
$ gradle init --type java-application
...
Enter selection (default: Groovy) [1..2] [Enter]
...
Enter selection (default: JUnit 4) [1..4] [Enter]
...
Project name (default: simulator):  [Enter]
Source package (default: simulator):  [Enter]
...

パッケージのインストール

Processing および ND4J のライブラリを利用するには，次のパッケージを導入する必要がある:

• Processing3 https://search.maven.org/artifact/org.processing/core/3.3.7/jar
• ND4J https://search.maven.org/artifact/org.nd4j/nd4j-native-platform/0.9.1/jar

これらのパッケージを利用するために， build.gradle の "dependencies" 内に次の記述を加える:

implementation 'org.processing:core:3.3.7'
implementation 'org.nd4j:nd4j-native-platform:0.9.1'

メインプログラムの作成

src/main/java/simulator/App.java を次のように書き換える:

package simulator;

import processing.core.*;
import org.nd4j.linalg.api.ndarray.INDArray;
import org.nd4j.linalg.factory.Nd4j;

public class App extends PApplet {
  private INDArray p; // position
  private INDArray v; // velocity
  private int d = 40; // diameter
  
  public void settings(){
    size(200, 200);
  }
  
  public void setup(){
    p = Nd4j.create(new double[] {0, height / 2});
    v = Nd4j.create(new double[] {1, 0});
  }
    
  public void draw(){
    background(255);
    p = p.add(v);
    if(p.getDouble(0) >= width + d/2){
      p.putScalar(0, -d/2);
    } 
    ellipse(p.getFloat(0), p.getFloat(1), d, d);
  }
  
  public static void main(String args[]){
    PApplet.main(new String[] {App.class.getName()});
  }
}

実行

次のコマンドを実行する:

$ gradle run

結果

ウィンドウが出現し，円が左から右に流れるアニメーションが再生される．

おわりに

作成済みソースコードはGitHubを参照．

参考

• Gradle で Processing | ざきのメモ
• javaでn次元配列の演算を簡単にする｜moli9ma｜note

Hello World

いっちょまえに情報発信するために，はてなブログを始めることにした．

Qiita や GitHub 等の他の媒体も併用しているので，迷わないように独自のポリシーを定めておく．

はてなブログ

• 三次情報色の強い内容
  • 他の方が書かれた記事・投稿に対する感想やブックマーク
  • 読んだ書籍・論文のメモやまとめ
  • 焼き直しや寄せ集めに近い，独自性の低い備忘録
• イベントの感想
• 成果物の紹介
• その他，特に他媒体で発信する必要がなさそうな内容すべて

Qiita

• 他の方が再利用する価値のある，ある程度の独自性を持ったソースコード
• 他の方の記事を参考に作業してハマった際のトラブルシューティング
• 二次情報色の強い内容
  • その時点で誰も書いていなさそうな備忘録
  • 既存の古くなった備忘録に対してアップデートする役割の備忘録

GitHub

• ライセンスに違反しない限り，基本的に自作したプログラムすべて
  • Qiitaに掲載したソースコード
  • 作品や成果物，ポートフォリオなど

まとめ

三日坊主だけど続くことを祈る．

参考

• はてなブログのガイドライン - はてなブログ ヘルプ
• コミュニティガイドライン - Qiita:Support